Tài liệu Thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lít

ĐỀ TÀI: Thiết kế nhà máy bia năng suất 50 triệu lít

MỤC LỤC


MỤC LỤC . 1
PHẦN MỞ ĐẦU . 5
PHẦN I: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 7
I. Lập luận kinh tế 7
II. Chọn địa điểm xây dựng 8
PHẦN II : NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT BIA . 10
I.Nguyên liệu chính . 10
1.Malt đại mạch . 10
2.Nguyên liệu thay thế (gạo) . 13
3.Nước . 14
4.Hoa houblon . 15
5.Nấm men . 16
II.Nguyên liệu phụ . 17
1.Enzyme 17
2.Ôxy . 17
3.CO[SUB]2[/SUB] . 17
4.Các nguyên vật liệu khác 17
PHẦN III: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIA . 18
2.Hồ hoá nguyên liệu(nấu cháo) . 20
3.Đường hoá . 21
4.Lọc trong dịch đường 24
5.Nấu hoa . 26
6.Lạnh sơ bộ và tách cặn dịch đường . 27
7.Làm lạnh nhanh dịch đường đến nhiệt độ lên men . 27
8.Lên men dịch đường 28
9.Lọc trong bia . 34
10.Băo hoà CO[SUB]2[/SUB] . 35
11.Hoàn thiên bia hơi . 35
12.Hoàn thiện bia chai . 36
13.Thanh trùng bia 37
14.Dán nhăn và xếp két 37
15.Các tiêu chuẩn về bia thành phẩm: . 38
PHẦN IV: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG SẢN PHẨM 39
I. Tính cân bằng sản phẩm cho bia chai 13[SUP]0[/SUP]BX 39
II.Tính cân bằng sản phẩm cho bia hơi 11,5[SUP]0[/SUP]BX 50
PHẦN V: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ . 59
I. Phân xưởng nấu 59
1.Cân nguyên liệu . 59
2.Máy nghiền . 59
3.Thiết bị hồ hoá . 60
4.Thiết bị đường hoá . 62
5.Tính thiết bị lọc dịch đường : . 63
6.Thùng chứa bă gạo,bă malt : . 65
7.Tính và chọn nồi nấu hoa . 65
8.Tính thùng lắng xoáy : 66
9.Thiết bị lạnh nhanh 66
10.Thùng làm nguội và lắng sơ bộ 67
11.Máy nén khí 67
12.Máy lọc bia . 68
13.Máy rửa chai . 69
14.Khối máy đóng chiết đẳng áp BF – 36.1 70
15.Hệ thống thanh trùng chai 70
16.Máy dán nhăn . 71
17.Các thiết bị vận chuyển 71
18.Lùa chọn các bơm 73
II. Phân xưởng lên men . 78
1. Thiết bị lên men 78
2. Thiết bị gây men giống . 80
3. Thiết bị rửa men 81
4. Thiết bị chứa bia và băo ḥa CO[SUB]2[/SUB] . 82
PHẦN VI: TÍNH HƠI - LẠNH - ĐIỆN - NƯỚC . 85
I. Tính hơi cho nhà máy 85
1.Tính hơi cho nồi hồ hoá 85
2.Tính hơi cho nồi đường hoá . 87
3.Tính hơi cho nồi đun nước nóng 91
4.Tính hơi cho nồi nấu hoa 93
5.Tính hơi cho vệ sinh đường ống,thùng gây men và lên men . 94
6.Chọn nồi hơi . 96
II.Tính lạnh cho toàn nhà máy . 97
1.Tính lạnh cho máy lạnh nhanh 97
2.Tính lạnh cho thiết bị lên men chính 98
3.Tính lạnh cho thiết bị lên men phô . 99
4.Tính nhiệt lạnh cho thùng lên men giống cấp II 100
5.Tính nhiệt lạnh cho thùng lên men giống cấp I . 101
6.Nhiệt lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ bia sau lọc . 102
7.Chọn máy lạnh . 102
III. Tính nước cho toàn nhà máy . 103
1.Lượng nước cho nhà nấu 103
2.Lượng nước cho lên men 103
3.Lượng nước dùng cho thu hồi CO[SUB]2[/SUB] 104
4.Lượng nước dùng cho nồi hơi 104
5.Lượng nước dùng trong nhà hoàn thiện sản phẩm 104
6.Lượng nước dùng cho máy lạnh 104
7.Lượng nước dùng cho sinh hoạt và các công việc khác . 105
IV.Tính điện cho toàn nhà máy . 105
1. Tính phụ tải chiếu sáng 105
2.Tính điện tiêu thụ cho sản xuất . 112
4.Xác định hệ số công suất và dung lượng bù 113
5.Tính điện tiêu thụ hàng năm 113
PHẦN VIII : TÍNH XÂY DỰNG 115
I. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy : . 115
1. Yêu cầu chung . 115
2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng . 115
II .Thuyết minh về tổng mặt bằng nhà máy . 116
1. Nhiệm vụ chính . 116
2. Yêu cầu khi thiết kế tổng mặt bằng 116
3. Nguyên tắc trong thiết kế tổng mặt bằng . 117
4. Kích thước các hạng mục công tŕnh . 118
5. Tính diện tích các nhà phụ 121
PHẦN IX : TÍNH KINH TẾ 125
A.Mục đích và ư nghĩa: 125
B.Nội dung tính toán: . 125
1. Vốn đầu tư . 125
2.Tổng vốn chi phí đầu tư về xây dựng và thiết bị 130
3.Chi phí nguyên liệu chính 130
4.Chi phí nhiên liệu và động lực . 131
5. Tính tiền lương 132
6. Chi phí sử dụng nhà xưởng, thiết bị (khấu hao tài sản cố định) 133
7. Tính giá thành toàn bộ . 134
8. Tính giá thành cho sản phẩm 135
9. Tổng doanh thu của nhà máy 135
10. Vốn lưu động . 136
11.Tính NPV 137
12. Đánh giá các chỉ tiêu hiệu quả . 139
PHẦN X: VỆ SINH VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG . 140
I.Vệ sinh công nghiệp . 140
1.Vệ sinh cá nhân 140
2.Vệ sinh thiết bị nhà xưởng . 140
II.Bảo hộ và an toàn lao động 141
1. An toàn khi vận hành thiết bị . 141
2. Chống tiếng ồn,tiếng động . 141
3. Chống khí độc trong sản xuất . 141
4. An toàn về điện . 142
5.Xử lư chất thải và nước thải . 142
KẾT LUẬN . 144
TÀI LIỆU THAM KHẢO 145
PHẦN MỞ ĐẦU


Từ lâu bia đă là một trong các loại đồ uống được ưa chuộng trên khắp thế giới. Bia có mặt trong tiệc vui,lễ,Tết,trong bữa ăn thường ngày,đem lại cho con người sự thoải mái tinh thần,sự bổ trợ sức khoẻ,tỏc dụng giải khát vỡ cú CO[SUB]2[/SUB],độ cồn nhẹ,hương thơmvà vị đắng đặc trưng cùng với các chất dinh dưỡng phong phó trong bia.Nếu uống bia điều độ không quá 2 cốc/ngày có thể làm tăng trí nhớ,tăng sức đề kháng các bệnh tim mạch.Bia không phải là thứ đồ uống xa xỉ mà ngược lại bia c̣n được tiêu dùng bởi cả người giàu,người có điều kiện kinh tế trung b́nh và khá.
Sản xuất bia là một trong những ngành được con người phát minh sớm nhất và ngày càng được cải tiến về công nghệ,thiết bị .nhằm đáp ứng được nhu cầu thưởng thức của tất cả mọi người.
Ngày nay,đời sống vật chất và tinh thần của con người đang tăng lờn,nhu cầu tiêu dựng,nhu cầu Èm thực cũng tăng lờn.Nhiều nhà máy trên Thế giới nói chung,ở Việt Nam nói riêng đă được mở rộng sản xuất và xây dựng thêm để kịp thời đáp ứng nhu cầu này.Tiến bộ khoa học công nghệ cũng được áp dụng rộng răi vào các ngành sản xuất thực phẩm,trong đú cú ngành sản xuất bia.Nước ta tuy đă có định hướng cụ thể và bắt tay vào việc mở rộng quy mô sản xuất nhưng v́ nhu cầu không ngừng tăng lên mạnh nên việc thiết kế thêm nhà máy ở các địa phương là cần thiết và hợp lư,gúp phần vào công cuộc công nghiệp hoỏ,hiện đại hoá đất nước.
Đồ án thiết kế của em cũng không nằm ngoài mục đích trờn.Nội dung của đồ án gồm các phần saudata:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">hần lập luận kinh tế,phần chọn và thuyết minh dây chuyền sản xuất,phần tính cân bằng sản phẩm,tớnh và chọn thiết bị,phần tính điện,hơi,lạnh,nước,phần xây dựng,phần tính toán kinh tế,phần vệ sinh an toàn lao động,phần kết luận và tài liệu tham khảo.Đối tương thiết kế là nhà máy bia năng suất 50triệulớt/năm,xơy dựng tại khu qui hoạch của Sài Đồng – Gia Lơm,phục vụ người dân trong tỉnh và các vùng lân cận.
Thời gian vừa qua,dưới sự chỉ bảo tận t́nh của các thầy cô trong viện Công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm trường đại học Bách Khoa Hà Nội,đặc biệt dưới sự hướng dẫn của thầy TS – Nguyễn Văn Cỏch,cỏc thầy cô trong ngành kinh tế và xây dựng cũng như nỗ lực làm việc,em đă hoàn thành nhiệm vụ.Tuy nhiên do c̣n hạn chế về nhiều mặt như kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức bản thân nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sút,em kớnh mong nhận được sự góp ư của các thầy cô và các bạn để em có thể củng cố kiến thức bản thơn,cũng như tránh được những sai sót trong quá tŕnh công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, ngày 20/05/2005
Sinh viên thực hiện



Hoàng Đức Duy Hưng

[B]PHẦN I: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG[/B]

[B]I. Lập luận kinh tế[/B]

T́nh h́nh chung là bia được sản xuất và tiêu thụ ngày càng nhiều cùng với nhu cầu và điều kiện đời sống vật chất của mọi người trên khắp mọi nơi trên Thế giới đang ngày càng tăng.
Theo thống kờ,cỏc nước Đức,Mỹ có sản lượng bia lớn hơn 10 tỉ lớt/năm.Mỹ là một nước phát triển,quy mô sản xuất lớn,5cụng ty đă chiếm 60% lượng bia sản xuất ra.Ơ Canada,hai công ty chiếm 94% tổng sản lượng bia sản xuất ra.Cỏc nước Đức,Đan Mạch,Tiệp tiêu thụ nhiều hơn 100lớt/người/năm.
Tuy nhiờn,nếu như ở Châu Âu,hầu hết các nước đều sản xuất và tiêu thụ bia với số lượng lớn th́ ở Châu phi chỉ một số nước là sản xuất và tiêu thụ nhiều bia.Người ta đă thống kê được mười nước có sản lượng bia cao nhất và mười nước tiêu thụ nhiều bia nhất,mưũi nước này có mặt ở tất cả các châu lục.ở Việt Nam,ngành bia là ngành mới phát triển mạnh trong hai thập kỷ qua do phải trải qua hàng trăm năm bị thực dân Pháp đô hộ sau đó là cuộc kháng chiến trường kỳ của nhân dân ta chống đế quốc Mĩ cứu nước.Hiện nay cùng với công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước ngày cang mạnh mẽ th́ nhu cầu Èm thực của người dân càng được nâng cao.Hơn nữa,nước ta nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới,mựa hạ nhu cầu giải khát rất cao,nếu không muốn nói là đặc biệt quan trọng,cú thể khẳng định khi nhu cầu giải khát được đáp ứng th́ năng suất lao động sẽ tăng lên rơ rệt.Do vậy sự phát triển của ngành công nghiệp nước giải khát nói chung và ngành bia nói riêng nhận được sự quan tâm đặc biệt của Đảng và Chính phủ ta.
Tổng sản lượng bia tại nước ta hiện nay vẫn ở mức khiêm tốn,b́nh quân sấp xỉ 8 – 10 lớt/người/năm.Nguồn cung cấp bia lớn nhất nước ta hiện nay là các nhà máy bia Sài Gũn,Hà Nội,Đụng Nam á và rất nhiều nhà mỏy,cỏc cơ sở sản xuất bia với quy mô vừa và nhỏ ở khắp các tỉnh và thành phố như : Bia NaDa ở Nam Định,bia Vida ở Nghệ An,bia Huda ở Huế,BGI ở Tỡờn Giang .Bia Sài G̣n và bia Hà Nội là các cơ sở có truyền thống sản xuất lâu đời,chất lượng bia tốt và dây truyền công nghệ sản xuất hiện đại,với thế mạnh đú trờn thị trường các loại bia này cũn thiếu,cỏc cơ sở khỏc thỡ cũng đang cố gắng hiện đai hoỏ dơy truyền công nghệ,chất lượng được nơng cao.Bờn cạnh đó cũng phải kể đến sự tham gia thị trường của một số hăng bia liên doanh với những thế mạnh đỏng nể,đú là: nguồn vốn đầu tư dồi dào,hựng hậu,cụng nghệ cao,nguyờn liệu sẵn cú .Tất cả những điều đó tạo nên một thị trường cạnh tranh sôi nổi và cũng nhiều hứa hẹn.Doanh nghiệp nào muốn tồn tại và phát triển cần giải bài toán cải tiến công nghệ hợp lư để nâng cao hiệu quả sản xuất,dần thích nghi với công nghệ sản xuất quy mô lớn hiện đại nhằm mục đích hạ giá thành và cải tiến chất lượng sản phẩm.Vỡ vậy công việc thiết kế một nhà máy bia với công nghệ sản xuất hiện đại,cụng suất lớn ,vị trí giao thông thuận tiện là hoàn toàn hợp lư.
[B]II. Chọn địa điểm xây dựng[/B]

Để thiết kế và xơy dựng được một nhà máy bia hoạt động có hiệu quả,việc đầu tiên là phải chọn được địa điểm xây dựng thớch hợp,đỏp ứng được các điều kiện về nguồn nhân lực,nguồn nguyờn liệu,nhiờn liệu và thị trường tiêu thụ.Với nhiệm vụ thiết kế nhà máy bia năng suất 50triệu lít /năm,em chọn địa điểm xây dựng là khu công nghiệp Sài Đồng – Gia Lâm.
Khu công nghiệp này năm trên địa bàn huyện Gia Lơm,ngoại thành Hà Nội,nơi đây đang có sự chuyển ḿnh tích cực,dần trở thành một khu công nghiệp lớn của cả nước,mật độ dân cư ngày một tăng và nhu cầu tiêu thụ bia cũng rơt lớn.Nhà máy được xây dựng vừa để giải quyết nhu cầu uống tại chỗ,vừa thu hót một lực lượng lao đụng đỏng kể,đem lại công ăn việc làm cho họ góp phần nâng cao đời sống xă hội.Hơn thế nữa,Gia Lâm lại nối với các vùng trọng điểm dân cư như Bắc Giang,Bắc Ninh,Hải Hưng .nờn thị trường tiêu thụ càng được mở rộng.Vậy có thể nói đây là địa điểm xây dựng thích hợp.
Với vai tṛ địa lư là điểm nối liền quan trọng giữa nội thành Hà Nội với các tỉnh đồng bằng,miền nỳi phớa bắc,nhà máy bia xây dựng ở đây sẽ tiện về đường bộ cũng như đường thuỷ.Hệ thống đường bộ rất thuận tiện,đú là đường quốc lé số 5 nối với Hải Hưng,Hải Phũng,Quảng Ninh,đường quốc lé số 1 nối với Bắc Ninh,Lạng Sơn.Đường thuỷ thỡ cú sụng Hồng,sụng Đuống.Điều này rất thuận tiện cho việc vận chuyển nguyờn liệu,nhiờn liệu cho hoạt động của nhà máy cũng như việc tiêu thụ sản phẩm.
Đặc thù là nghành công nghiệp có nguyên liệu chính phải nhập khẩu th́ việc thuận lợi về giao thông rất quan trọng,nguyờn liệu chính là malt được nhập từ các nước như Đức,Đan Mạch,Sộc và Slovakia,Trung Quốc .về các kho,cảng ở Hải Pḥng từ đó chuyển về nhà máy rất thuận tiện,nguyờn liệu thay thế là gạo được mua của nông dân ngay trong vùng.
Nhà máy sử dụng nguồn điện lưới quốc gia thông qua một trạm biến thế xây dựng ngay trong nhà máy với công suất phù hợp với thực tế sản xuất.Nhiờn liệu cho ḷ hơi có thể dùng than đỏ.Nhà mỏy sử dụng nước giếng khoan trong nhà máy với các hệ thống lọc,lắng xử lư độ cứng để ổn định sản xuất,đồng thời có sử dụng nước máy phục vụ cho sinh hoạt.
Với tất cả các đặc điểm trờn,em xin khẳng định phương án thiết kế nhà máy bia tại khu công nghiệp Sài Đồng – Gia Lâm là hoàn toàn khả thi.

[B]PHẦN II : NGUYấN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT BIA[/B]

[B]I.Nguyờn liệu chính[/B]

[B]1.Malt đại mạch[/B]

Nguyên liệu để sản xuất malt là đại mạch.
· Cấu tạo hạt đại mạch
Hạt đại mạch bao gồm :
[I]Líp vỏ hạ[/I]t:cú vai tṛ như một màng bán thấm,chỉ cho nước thấm vào bên trong hạt,đồng thời giữ các chất hoà tan bên trong hạt không cho thấm ra ngoài.
- Vá hạt chiếm một giá trị khá lớn nhưng không có giá trị dinh dưỡng.Đối với công nghệ sản xuất bia vỏ hạt gây ảnh hưởng hai mặt: mặt bất lợi v́ trong vỏ hạt có chứa các chất màu,cỏc chất đắng và các chất chỏt.Nếu cỏc chất này hoà tan vào dịch đường sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm.Mặt lợi của líp vỏ hạt là nó đóng vai tṛ màng lọc trong quá tŕnh tỏch bó ra khỏi khối cháo.
[I]- Nội nḥ[/I]: là phần lớn nhất đồng thời là phần giá trị nhất của hạt.Hầu hết chất dinh dưỡng tập trung tại đơy[IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">rotein,chất bộo,đường,xenluloza,vitamin,chất tro,pentozan.
[I]- Phôi[/I] : là phần sống của hạt,cú vai tṛ quan trọng trong sản xuất bia.Phụi được coi là trạm hoạt hoá và là nhà máy sản xuất enzym,mà nếu thiếu nú thỡ cơ sở lư thuyết của quá tŕnh sản xuất malt coi như sụp đổ.
*[B]Thành phần hóa học[/B]
Thành phần hoá học rất phức tạp,bao gồm các thành phần sau:
+ [I]Nước[/I]
Nước có ảnh hưởng lớn đến quá tŕnh vận chuyển và bảo quản hạt đại mạch.Hàm Èm cao sẽ kích thích quá tŕnh hô hấp và tự bốc nóng của hạt,đơy là nhân tố làm hao tổn chất khụ.Nước cao quỏ mức cho phép tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển.Đại mạch có thuỷ phần cao sẽ làm tăng chi phí vận chuyển,hàm Èm tối đa cho phép khi đưa đại mạch vào bảo quản là 13%.
+[I]Gluxit[/I]
Cấu trúc gluxit bao gồm:
Tinh bột là thành phần quan trọng,hàm lượng tinh bột có thể lên đến 70% khối lượng chất khụ.Tinh bột là nguồn thức ăn dự trữ cho phụi,là nguồn cung cấp chất hoà tan cho dịch đường trước lúc lên men.Hạt tinh bột có hai loại : hạt bộ cú kích thước 2 – 10[IMG]http://image.*************/docresources/123654_files/image002.gifm,hạt lớn từ 20 –30 m.Trong hạt tinh bột có amyloza 60 – 600 gốc glucoza,amylopectin vô định h́nh có 2000 gốc glucoza,khụng tan trong nước nóng mà chỉ tạo thành hồ .Khi tinh bột đă hồ hoà th́ đường hoá nhanh và triệt để hơn.
+Xenluloza: chiếm khoảng 20% chất khô của vỏ,cú khoang 2000 – 10000 gốc lucoza,
rất rai và là líp lọc phụ lư tưởng.
+Hemixenluloza:là thành phần chủ yếu tạo nên thành tế bào.
Các hợp chất pectin và chất dạng keo:làm cho bia có độ nhít cao,tạo cho bia có vị đậm đà,tăng khả năng tạo và giữ bọt cho bia.
+Saccarit thấp phân tử:đường đơn,đường kép
+Các hợp chất chứa Nitơdata:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">rotit,hợp chất chứa nitơ phi protit.
Hàm lượng protit tối ưu 8 – 10%,nếu cao quá th́ bia dễ bị đục,khú bảo quản,cũn nếu thấp quá th́ lên men không triệt để,bia kém bọt,vị kém đậm đà.Đơy chớnh là tác nhân gây đục cho bia.
+ Các hợp chơt khụng chứa nitơ[IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">olyphenol,chất đắng,fitin,vitamin,chất khoáng.
+Chất béo và lipit